Механізм диспергування MoO3 на поверхні SiO2
Molybdena dispergation on silica surface via heat treatment of dry mixtures of MoO3 and the dispersed silica support is a convenient preparative technique of the synthesis of surface Mo(VI) oxo-species. The driving force for the thermally induced dispergation of bulk MoO3 is the decrease in surface...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/810 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543970883010560 |
|---|---|
| author | Nasiedkin, D.B. Grebenyuk, A.G. Sharanda, L.F. Plyuto, Yu.V. |
| author_facet | Nasiedkin, D.B. Grebenyuk, A.G. Sharanda, L.F. Plyuto, Yu.V. |
| author_sort | Nasiedkin, D.B. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-09-14T10:18:50Z |
| description | Molybdena dispergation on silica surface via heat treatment of dry mixtures of MoO3 and the dispersed silica support is a convenient preparative technique of the synthesis of surface Mo(VI) oxo-species. The driving force for the thermally induced dispergation of bulk MoO3 is the decrease in surface energy which is lower for surface Mo(VI) oxo-species. The aim of the present study is a quantum chemical modelling of the mechanism of MoO3 molecule interaction with ?Si–OH groups of silica surface via reaction 2(?Si–OH) + MoO3 ? (?Si–O–)2Mo(=O)2 + H2O resulting in the formation of (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species. Restricted Hartree-Fock method (MO LCAO approximation) using the SBKJC (Stevens-Basch-Krauss-Jasien-Cundari) valence-only basis set was used. Si10O12(OH)16 cluster was used as a model for highly hydroxylated silica surface in which silicon atoms in the core siloxane chains are saturated by four silanol and six silanediol groups. Such a cluster was considered as providing a realistic structure for the SiO2 surface and exhibiting high stability due to its large size. The optimised geometry of MoO3 molecule of C3v symmetry was used in calculations. Quantum chemical simulation of the reaction Si10O12(OH)16 + MoO3 ? Si10O12(OH)14O2MoO2 + H2O accompanied by the formation of surface (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species was undertaken. We considered two structures of (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species attached to Si10O12(OH)16 silica cluster via nearby and distant ?Si–OH groups. At 700 K, when molybdena dispergation over silica surface begins, the Gibbs energy of the formation of (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species via reaction of MoO3 molecule with nearby and distinct ?Si–OH groups of Si10O12(OH)16 cluster was found to be ?260 and ?337 kJ/mol, respectively. The mechanism of the reaction of MoO3 molecule with distant ?Si–OH groups of Si10O12(OH)16 cluster accompanied by the formation of (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species was considered as more favourable energetically. It has been found that at 700 K the reaction proceeds in two stages and requires overcoming of the activation barriers of 161 and 154 kJ/mol. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:56Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-810 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:46:03Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8102025-09-14T10:18:50Z Mechanism of MoO3 dispergation on SiO2 surface Механізм диспергування MoO3 на поверхні SiO2 Nasiedkin, D.B. Grebenyuk, A.G. Sharanda, L.F. Plyuto, Yu.V. quantum chemical simulation silica molybdena surface dispergation reaction mechanism квантовохімічне моделювання кремнезем оксид молібдену поверхневе диспергування механізм реакції Molybdena dispergation on silica surface via heat treatment of dry mixtures of MoO3 and the dispersed silica support is a convenient preparative technique of the synthesis of surface Mo(VI) oxo-species. The driving force for the thermally induced dispergation of bulk MoO3 is the decrease in surface energy which is lower for surface Mo(VI) oxo-species. The aim of the present study is a quantum chemical modelling of the mechanism of MoO3 molecule interaction with ?Si–OH groups of silica surface via reaction 2(?Si–OH) + MoO3 ? (?Si–O–)2Mo(=O)2 + H2O resulting in the formation of (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species. Restricted Hartree-Fock method (MO LCAO approximation) using the SBKJC (Stevens-Basch-Krauss-Jasien-Cundari) valence-only basis set was used. Si10O12(OH)16 cluster was used as a model for highly hydroxylated silica surface in which silicon atoms in the core siloxane chains are saturated by four silanol and six silanediol groups. Such a cluster was considered as providing a realistic structure for the SiO2 surface and exhibiting high stability due to its large size. The optimised geometry of MoO3 molecule of C3v symmetry was used in calculations. Quantum chemical simulation of the reaction Si10O12(OH)16 + MoO3 ? Si10O12(OH)14O2MoO2 + H2O accompanied by the formation of surface (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species was undertaken. We considered two structures of (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species attached to Si10O12(OH)16 silica cluster via nearby and distant ?Si–OH groups. At 700 K, when molybdena dispergation over silica surface begins, the Gibbs energy of the formation of (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species via reaction of MoO3 molecule with nearby and distinct ?Si–OH groups of Si10O12(OH)16 cluster was found to be ?260 and ?337 kJ/mol, respectively. The mechanism of the reaction of MoO3 molecule with distant ?Si–OH groups of Si10O12(OH)16 cluster accompanied by the formation of (?Si–O–)2Mo(=O)2 Mo(VI) oxo-species was considered as more favourable energetically. It has been found that at 700 K the reaction proceeds in two stages and requires overcoming of the activation barriers of 161 and 154 kJ/mol. Диспергування оксиду молібдену на поверхні кремнезему шляхом термічної обробки сухих сумішей MoO3 та дисперсного кремнеземного носія є зручним препаративним методом синтезу поверхневих оксо-частинок Mo(VI). Рушійною силою термічно індукованого диспергування об’ємного MoO3 є зменшення поверхневої енергії, яка нижча для поверхневих оксо-частинок Mo(VI). Метою цього дослідження є квантовохімічне моделювання механізму взаємодії молекули MoO3 з ?Si–OH групами поверхні кремнезему через реакцію 2(?Si–OH) + MoO3 ? (?Si–O–)2Mo(=O)2 + H2O, що призводить до утворення (?Si–O–)2Mo(=O)2 оксо-частинок Mo(VI). Був використаний обмежений метод Хартрі-Фока (наближення МО ЛКАО) з використанням валентного базисного набору SBKJC (Stevens-Basch-Krauss-Jasien-Cundari). Кластер Si10O12(OH)16 було використано як модель високогідроксильованої поверхні кремнезему, в якій атоми кремнію в основних силоксанових ланцюгах насичені чотирма силанольними та шістьма силандіоловими групами. Такий кластер розглядався як такий, що забезпечує реалістичну структуру для поверхні SiO2 та демонструє високу стабільність завдяки своєму великому розміру. У розрахунках було використано оптимізовану геометрію молекули MoO3 симетрії C3v. Було проведено квантовохімічне моделювання реакції Si10O12(OH)16 + MoO3 ? Si10O12(OH)14O2MoO2 + H2O, що супроводжується утворенням поверхневих (?Si–O–)2Mo(=O)2 оксо-частинок Mo(VI). Ми розглянули дві структури (?Si–O–)2Mo(=O)2 оксо-частинок Mo(VI), приєднаних до кластера кремнезему Si10O12(OH)16 через близькі та віддалені ?Si–OH групи. При 700 K, коли починається диспергування оксиду молібдену на поверхні кремнезему, енергія Гіббса утворення (?Si–O–)2Mo(=O)2 оксо-частинок Mo(VI) шляхом реакції молекули MoO3 з близькими та віддаленими ?Si–OH групами кластера Si10O12(OH)16 становила -260 та -337 кДж/моль відповідно. Механізм реакції молекули MoO3 з віддаленими ?Si–OH групами кластера Si10O12(OH)16, що супроводжується утворенням (?Si–O–)2Mo(=O)2 оксо-частинок Mo(VI), був розглянутий як більш енергетично вигідний. Було показано, що при 700 K реакція відбувається у два етапи та вимагає подолання активаційних бар’єрів 161 та 154 кДж/моль. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-08-28 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/810 10.15407/hftp16.03.406 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 3 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 406-413 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 3 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 406-413 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 3 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 406-413 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.03 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/810/809 Copyright (c) 2025 D.B. Nasiedkin, A.G. Grebenyuk, L.F. Sharanda, Yu.V. Plyuto https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | квантовохімічне моделювання кремнезем оксид молібдену поверхневе диспергування механізм реакції Nasiedkin, D.B. Grebenyuk, A.G. Sharanda, L.F. Plyuto, Yu.V. Механізм диспергування MoO3 на поверхні SiO2 |
| title | Механізм диспергування MoO3 на поверхні SiO2 |
| title_alt | Mechanism of MoO3 dispergation on SiO2 surface |
| title_full | Механізм диспергування MoO3 на поверхні SiO2 |
| title_fullStr | Механізм диспергування MoO3 на поверхні SiO2 |
| title_full_unstemmed | Механізм диспергування MoO3 на поверхні SiO2 |
| title_short | Механізм диспергування MoO3 на поверхні SiO2 |
| title_sort | механізм диспергування moo3 на поверхні sio2 |
| topic | квантовохімічне моделювання кремнезем оксид молібдену поверхневе диспергування механізм реакції |
| topic_facet | quantum chemical simulation silica molybdena surface dispergation reaction mechanism квантовохімічне моделювання кремнезем оксид молібдену поверхневе диспергування механізм реакції |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/810 |
| work_keys_str_mv | AT nasiedkindb mechanismofmoo3dispergationonsio2surface AT grebenyukag mechanismofmoo3dispergationonsio2surface AT sharandalf mechanismofmoo3dispergationonsio2surface AT plyutoyuv mechanismofmoo3dispergationonsio2surface AT nasiedkindb mehanízmdisperguvannâmoo3napoverhnísio2 AT grebenyukag mehanízmdisperguvannâmoo3napoverhnísio2 AT sharandalf mehanízmdisperguvannâmoo3napoverhnísio2 AT plyutoyuv mehanízmdisperguvannâmoo3napoverhnísio2 |